1、注意輸入電壓是否超限
圖1是ADI的OP07數(shù)據(jù)表中的輸入電氣特性的一部分,可以看到在電源電壓±15V的條件下,輸入電壓的范圍是±13.5V,如果輸入電壓超出范圍,那么運(yùn)放就會工作不正常,出現(xiàn)一些意料不到的情況。
而有一些運(yùn)放標(biāo)注的不是輸入電壓范圍,而是共模輸入電壓范圍,如圖1-2是TI的TLC2272數(shù)據(jù)表的一部分,在單電源+5V的條件下,共模輸入范圍是0-3.5V。其實(shí)由于運(yùn)放正常工作時,同相端和反相端輸入電壓基本是一致的(虛短虛斷),所以“輸入電壓范圍”與“共模輸入電壓范圍”都是一樣的意思。
圖1-1
圖1-2
在直流信號放大電路中,有時候?yàn)榱私档驮肼暎苯釉谶\(yùn)放輸出并接去耦電容(如圖2-1)。雖然放大的是直流信號,但是這樣做是很不安全的。當(dāng)有一個階躍信號輸入或者上電瞬間,運(yùn)放輸出電流會比較大,而且電容會改變環(huán)路的相位特性,導(dǎo)致電路自激振蕩,這是我們不愿意看到的。
正確的去耦電容應(yīng)該要組成RC電路,就是在運(yùn)放的輸出端先串入一個電阻,然后再并接去耦電容(如圖2-2)。這樣做可以大大削減運(yùn)放輸出瞬間電流,也不會影響環(huán)路的相位特性,可以避免振蕩。
圖2-1
圖2-2
3、不要在放大電路反饋回路并接電容
如圖3-1所示,同樣是一個用于直流信號放大的電路,為了去耦,不小心把電容并接到了反饋回路,反饋信號的相位發(fā)生了改變,很容易就會發(fā)生振蕩。所以,在放大電路中,反饋回路不能加入任何影響信號相位的電路。由此延伸至穩(wěn)壓電源電路,如圖3-2,并接在反饋腳的C3是錯誤的。為了降低紋波,可以把C3與R1并聯(lián),適當(dāng)增大紋波的負(fù)反饋?zhàn)饔茫种戚敵黾y波。
圖3-1
圖3-2
任何運(yùn)放都不可能是理想運(yùn)放,輸出電壓都不可能達(dá)到電源電壓,一般基于MOS的運(yùn)放都是軌對軌運(yùn)放,在空載情況下輸出可以達(dá)到電源電壓,但是輸出都會帶一定的負(fù)載,負(fù)載越大,輸出降落越多。基于三極管的運(yùn)放輸出幅度的相對值更小,有的運(yùn)放輸出幅度比電源電壓要小2~6V,比如NE5532。圖4-1就是TI的TLC2272在+5V供電的輸出特性,它屬于軌對軌運(yùn)放,如果用該器件作為ADC采樣的前級放大(如圖4-2),單電源+5V供電,那么當(dāng)輸入接近0V的時候,輸入和輸出變得非線性的了。解決的方法是引入負(fù)電源,比如在4腳加入-1V的負(fù)電源,這樣在整個輸入范圍內(nèi),輸出與輸入都是線性的了。
圖4-1
圖4-2
反饋回路的元器件必須要靠近運(yùn)放,而且PCB走線要盡量短,同時要盡量避開數(shù)字信號、晶振等干擾源。反饋回路的布局布線不合理,則會容易引入噪聲,嚴(yán)重會導(dǎo)致自激振蕩。
6、要重視電源濾波
運(yùn)放的電源濾波不容忽視,電源的好壞直接影響輸出。特別是對于高速運(yùn)放,電源紋波對運(yùn)放輸出干擾很大,弄不好就會變成自激振蕩。所以最好的運(yùn)放濾波是在運(yùn)放的電源腳旁邊加一個0.1uF的去耦電容和一個幾十uF的鉭電容,或者再串接一個小電感或者磁珠,效果會更好。
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